17物理2018届高考调研大一轮总复习打包老师搜集

第九单元

磁

场考点内容要求命题规律磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ(1)磁感应强度的叠加；

(2)安培力、洛伦兹力的动力学问题；有界磁场中的临界问题；带电粒子在匀强磁场中的多解问题；带电粒子在组合场和复合场中的运动通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形.9．1

磁感应强度和安培力知识清单五、考点鸟瞰考点鸟瞰高考热度考点一：对磁感应强度的理解★★★考点二：安培定则的应用和磁场的叠加★★★★★考点三：安培力的判断与计算★★★★★考点四：判断安培力作用下导体的运动情况★★★★考点五：涉及安培力的动力学问题★★★★考点讲练考点一

对磁感应强度的理解1．理解磁感应强度注意“三点”IL(1)磁感应强度由磁场本身决定，不能根据B＝

F

认为B

与F成正比，与IL

成反比．如果通电导线平行磁场，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零．磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针

N

极的受力方向．2．磁感应强度B

与电场强度E

的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量定义式B＝

F

(L

与B

垂直)ILE＝Fq方向小磁针N

极受力方向正电荷受力方向决定因素由磁场决定，与电流元无关由电场决定，与检验电荷无关磁感线与电场线磁感线闭合，不相交电场线不闭合，不相交⑥一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零⑦地磁场的N

极在地理的南极附近，地磁场的S

极在地理的北极附近⑧地磁场在地球表面附近大小不变，方向与地球表面平行【答案】

④⑤⑦…规律总结…磁感线规律总结：(1)磁感线上某点切线方向表示该点的磁场方向．

(2)磁感线的疏密表示磁场的大小．(3)磁感线是闭合的，在磁体外部由N

极指向S

极，在磁体的内部由S

极指向N

极．(4)磁感线的方向由安培定则来判断．考点二

安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则的应用用安培定则判定电流的磁场时应分清“因”和“果”．因果磁场原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指3.磁场的叠加：磁感应强度是矢量，计算时利用平行四边形定则合成与分解．【答案】A根据安培定则可得左边通电导线在两根导线之间【解析】的磁场方向垂直纸面向里，右边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场为零，由于规定B

的正方向垂直纸面向里，可判断选项A正确．其中甲图中绝大部分磁场被束缚在铁芯中，环形螺线管左、右半部相当于两个螺线管，且根据安培定则，相当于两个螺线管

N、S

极首尾相连；乙图环形螺线管左、右半部也相当于两个螺线管，且根据安培定则，相当于两个螺线管N

极对N

极，S

极对S

极的并联，磁场被迫在螺线管中部形成了闭合曲线，中部可近似看成匀强磁场．地球的磁场与条形磁铁的磁场相似：①地磁场的S

极在地理北极附近，地磁场的N

极在地理的南极附近；②将地磁场B

沿地球表面，及垂直于地球表面两方向分解，得到磁场的两个分量B∥、B⊥，无论在北半球还是南半球B∥总是从地理上的南极指向地理上的北极，在北半球B⊥垂直于地表指向下，在南半球B⊥垂直于地表向上．考点三 安培力的判断与计算1．判断方向磁场和电流方向不垂直时，将磁感应强度沿电流和垂直电流方向分解，再用左手定则判定垂直分量作用的安培力．不论磁场和电流方向是否垂直，安培力总是垂直于磁场和电流方向所决定的平面．两平行的直线电流作用时，同向电流吸引，异向电流排斥．(2)电流元法：将导线分割成无限个小电流元，每一小段看成直导线，再按直线电流判断和计算．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外【答案】BC将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直【解析】导线，则根据左手定则，当电流顺时针时，导线的安培力垂直纸面向外，故选项A

错误，选项B

正确；当电流逆时针时，根据左手定则可以知道安培力垂直纸面向里，故选项C

正确，选项D错误．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB【答案】A将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断【解析】出安培力的方向，根据

F＝BIL

计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力

F

合＝BIL＋2BILsin45°＝(

2＋1)ILB.A．40N，向北与水平面成85°角斜向上方B．4

N，向北与水平面成85°角斜向上方C．4

N，向南与水平面成5°角斜向下方D．40

N，向南与水平面成5°角斜向下方【答案】A地磁场方向与电流方向垂直，由安培力F＝BIl【解析】＝40

N，B、C

错误；由左手定则可知，电线所受安培力方向向北与水平面成85°角斜向上方，选项A

正确，选项D

错误．安培力方向：“如果B

与I

相互垂直，判安培力方向用左手定则，将左手伸直，四指指电流方向，磁感线垂直穿过手心，大拇指所指方向为所受安培力方向”．左手定则拓展：如果B

与I

不垂直，判安培力方向用拓展的左手定则，将左手伸直，四指指电流方向，让磁感应强度B

在垂直电流方向的分量B⊥垂直穿过手心，大拇指所指方向为所受安培力方向．考点四 判断安培力作用下导体的运动情况1．基本思路判定通电导线在安培力作用下的运动或运动趋势，首先要弄清导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向．【答案】

D【解析】由安培定则可知直线电流ab

的磁场在其右方方向垂直纸面向里，利用等效法将自由移动的环形电流看成小磁针，其N

极将转向纸面向里，排除A、B

两项；用线圈平面转到趋近纸面时的特殊位置分析，由结论法(同向电流相吸，反向电流相斥)可知，线圈左侧受直导线引力，右侧受直导线斥力，离直导线越近磁感应强度越大，安培力越大，使得线圈所受直线电流的安培力向左，即线圈在靠近导线．题型拓展涉及安培力的动力学问题在安培力和其它力的作用下，会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速，解题思路与力学一样，一般要用平衡方程、牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律求解．当ab

棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？若B

的大小和方向均能改变，则要使ab

棒所受支持力为零，B

的大小至少为多少？此时B

的方向如何？【答案】(1)mg－BLEcosθRBLEsinθRmgR(2)

EL方向水平向右联立①②③得，FN＝mg－BLEcosθ

R，Ff＝BLEsinθ

R.(2)使ab

棒受支持力为零，且让磁感应强度最小，则受安培力竖直向上，则有F

安＝mgminELB

＝mgR，根据左手定则判定磁场方向水平向右．例3

光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S

与内阻不计、电动势为E

的电源相连，右端与半径为L＝20

cm

的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60

g、电阻R＝1

Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L

的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5

T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ＝53°角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin53°＝0.8，g＝10

m/s2则()【答案】AB导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，【解析】由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A

项正确；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BIL·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入数值得导体棒中的电流为I＝3

A，由E＝IR

得电源电动势E＝3.0

V，B

项正确；由F＝BIL

得导体棒在摆动过程中所受安培力F＝0.3

N，C

项错误；由能量守恒定律知电源提供的电能W

等于电路中产生的焦耳热Q

和导体棒重力势能的增加量ΔE

的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048

J，D

项错误．A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为

3mgBLB．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为3mg3BLC．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为

3mgBLD．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为

3mg3BL答案

C解析

导体棒受到竖直向下的重力、斜向左上的弹力，要使导体棒平衡，应受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小BIL与弹力大小相等，方向相反．由平衡条件有tan60°＝

mg

＝

3，得导体棒中电流

I＝

3mg，再由左手定则可知，导体棒中电流的BL方向应垂直纸面向里，故选项C

正确．2.如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n

匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5

g

的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5

T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(g

取10

m/s2)(

)答案

D解析从t＝0

时刻起，金属棒通以电流I＝kt，由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，导致金属棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，当滑动摩擦力小于重力时速度与加速度方向相同，所以金属棒做加速度减小的加速运动．当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，此时速度达到最大．当安培力继续增大时导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动．v－t

图像的斜率绝对值表示加速度的大小，选项A、B

错误；对金属棒MN，由牛顿第二定律得mg－μFN＝ma，而FN＝BIL＝BktL，即mg－μBktL＝ma，因此a＝g－μkBLt，显然加速度am与时间t

成线性关系，选项C

错误，选项D

正确．其中WF＝Flsinθ＝BIl2sinθWG＝－mgl(1－cosθ)金属棒中的电流为I＝mg（1－cos37°）

Blsin37°解得I＝5

A.5．(2015·课标全国Ⅰ)如图，一长为10

cm

的金属棒ab

用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1

T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为